(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークの被塗布面に沿って相対移動し該被塗布面に対して塗布材を供出する供給ノズルと、
上記供給ノズルの周囲に交互若しくは周期的に複数配設した投光部及び光センサの受光部と、
上記光センサによって受光された上記被塗布面方向からの反射光に基づき上記塗布材の塗布不良を検出する塗布不良検出部と
を備え、
上記複数の受光部は隣接する受光部同士の検出範囲がラップするように設定されていることを特徴とする塗布不良検出装置。
【請求項２】
上記投光部及び上記光センサの受光部を上記供給ノズルの周囲に同軸状に配設したことを特徴とする請求項１記載の塗布不良検出装置。
【請求項３】
上記塗布不良検出部には上記各光センサに設けた光電変換部で光電変換された信号を順次択一的に選択するスイッチ部が接続されていることを特徴とする請求項１記載の塗布不良検出装置。
【請求項４】
上記光センサが光ファイバセンサであることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の塗布不良検出装置。
【請求項５】
上記塗布不良検出部では上記供給ノズルから上記塗布材の供出が開始された後、所定時間経過後も上記塗布材が検出されないときは塗布不良と判定することを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の塗布不良検出装置。
【請求項６】
上記塗布不良検出部では上記供給ノズルから上記塗布材の供出中に上記塗布材が検出されないときは塗布不良と判定することを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の塗布不良検出装置。
【請求項７】
上記供給ノズルは上記塗布材の塗布終了後も少なくとも該供給ノズルの塗布終了位置を上記光センサの受光部が通過するまで供給ノズルを上記ワークに対して相対移動させることを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の塗布不良検出装置。
【請求項８】
上記投光部及び上記光センサの受光部は上記供給ノズルの外周に配設した保持部材に支持されており、上記保持部材が上記供給ノズルの軸方向に沿ってスライド自在に支持されていることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の塗布不良検出装置。
【請求項９】
上記保持部材は昇降機構を介してスライド自在に支持されていることを特徴とする請求項８記載の塗布不良検出装置。
【請求項１０】
上記受光部が受光ファイバであり、この受光ファイバが色フィルタを兼用していることを特徴とする請求項１〜９の何れかに記載の塗布不良検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、供給ノズルを用いてワークに塗布する塗布材の塗布不良を検出する塗布不良検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、シーリング材や接着剤などの塗布材をワークの表面に、ロボットなどを用いて自動的に塗布するシステムが種々提案されている。この場合、塗布材には粘性があり、しかも、この粘性は温度によっても大きく左右されるため、通常は温度管理を行い、一定の温度下で塗布作業を行うようにしているが、塗布材の性質は自身の温度のみならず、被塗布面を有するワークの温度状態や汚れ（付着油脂や埃）、及び表面状態（めっき、錆）によっても変化してしまう。
【０００３】
そのため、塗布切れ等の塗布不良の有無を検出する工程が必要となる、例えば、特開平１０−１００５１号公報には、ＣＣＤカメラを用いて塗布完了後の塗布状態を撮像し、この画像を二値化処理して、塗布切れ部が存在しているか否かを検査する技術が開示されている。
【０００４】
又、これ以外に、塗布完了後の塗布状態を検出器を用いて部分的に確認する技術も提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、何れの技術も塗布作業が完了した後に塗布不良の有無を検出するものであるため、塗布作業完了後のワークを次工程へ直ちに搬送することができず、作業効率が悪い。
【０００６】
又、例えば塗布作業開始直後に塗布不良が発生した場合であっても、塗布作業が完了するまでは、塗布不良を検出することができないので、塗布作業自体が無駄になってしまう場合もある。更に、ＣＣＤカメラを用いて画像処理を行うシステムは高価であり、簡単に採用することはできない。
【０００７】
これに対処するに、検出器を供給ノズルに追従させて移動させ、塗布材を供出した後の塗布状態をほぼリアルタイムで検出することも考えられるが、供給ノズルが塗布用ロボットの先端に固設されている場合、この供給ノズルが直線的に移動するとは限らず、何れの方向へ移動するかを特定することができないため、検出器で供給ノズルを正確に追従することが困難で、塗布不良の検出精度が問題となる。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑み、塗布不良をほぼリアルタイムで検出することが可能で、検出時間の短縮化が実現でき、塗布不良が発生した場合には塗布作業の無駄を最小限とすることの可能な塗布不良検出装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため本発明による第１の塗布不良検出装置は、ワークの被塗布面に沿って相対移動し該被塗布面に対して塗布材を供出する供給ノズルと、上記供給ノズルの周囲に交互若しくは周期的に複数配設した投光部及び光センサの受光部と、上記光センサによって受光された上記被塗布面方向からの反射光に基づき上記塗布材の塗布不良を検出する塗布不良検出部とを備え、上記複数の受光部は隣接する受光部同士の検出範囲がラップするように設定されていることを特徴とする。
【００１０】
このような構成では、ワークの被塗布面に塗布材を供出する供給ノズルの周囲に発光部部材の投光部及び光センサの受光部を配設したので、塗布作業中に塗布切れ等の塗布不良が発生した場合、リアルタイムで検出することができる。
【００１２】
この場合、好ましくは、１）上記投光部及び上記光センサの受光部を上記供給ノズルの周囲に同軸状に配設したことを特徴とする。
【００１３】
２）上記塗布不良検出部には上記各光センサに設けた光電変換部で光電変換された信号を順次択一的に選択するスイッチ部が接続されていることを特徴とする。
【００１４】
３）上記光センサが光ファイバセンサであることを特徴とする。
【００１５】
４）上記塗布不良検出部では上記供給ノズルから上記塗布材の供出が開始された後、所定時間経過後も上記塗布材が検出されないときは塗布不良と判定することを特徴とする。
【００１６】
５）上記塗布不良検出部では上記供給ノズルから上記塗布材の供出中に上記塗布材が検出されないときは塗布不良と判定することを特徴とする。
【００１７】
６）上記供給ノズルは上記塗布材の塗布終了後も少なくとも該供給ノズルの塗布終了位置を上記光センサの受光部が通過するまで供給ノズルを上記ワークに対して相対移動させることを特徴とする。
【００１８】
７）上記投光部及び上記光センサの受光部は上記供給ノズルの外周に配設した保持部材に支持されており、上記保持部材が上記供給ノズルの軸方向に沿ってスライド自在に支持されていることを特徴とする。
【００１９】
８）７）において、上記保持部材は昇降機構を介してスライド自在に支持されていることを特徴とする。
【００２０】
９）上記受光部が受光ファイバであり、この受光ファイバが色フィルタを兼用していることを特徴とする。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の一実施の形態を説明する。図１〜図６に本発明の第１実施の形態を示す。図１に塗布用ロボットの概略構成を示す。
【００２２】
この塗布用ロボット１は自在アーム２を備え、この自在アーム２の先端に、供給ノズル３を保持するノズルホルダ２ａが設けられている。尚、供給ノズル３には、図示しないポンプユニットが連通されており、このポンプユニットからシーリング材、接着剤等の塗布材が供給される。
【００２３】
又、図４、図５に示すように、この塗布材が塗布される被塗布面ｗ１を有するワークｗは、図示しない作業用ベンチに載置固定されており、塗布用ロボット１は予め組み込まれているプログラムに従い、供給ノズル３をワークｗの被塗布面ｗ１に沿って移動させる。同図に示すように、被塗布面ｗ１は、例えばワークｗの周縁上に設けられており、供給ノズル３から連続的に供出される塗布材４が、自在アーム２の移動に伴い被塗布面ｗ１にビード状に塗布される。
【００２４】
又、図２、図３に示すように、供給ノズル３の外周にリング状に形成されたセンサ保持部材５が配設されている。このセンサ保持部材５の一側にブラケット５ａが固設され、このブラケット５ａが供給ノズル３を保持するノズルホルダ２ａに固設されている。
【００２５】
図３（ｂ）に示すように、センサ保持部材５には、光ファイバセンサ６に設けられている受光部としての受光ファイバ部６ａと、光源（図示せず）から延出する投光部としての投光ファイバ部７とが交互に配設されている。尚、各受光ファイバ部６ａの間隔は、隣接するもの同士の検出範囲が若干ラップするように設定されている。
【００２６】
各ファイバ部６ａ，７は供給ノズル３と平行に配設されている。この供給ノズル３の先端はワークｗの被塗布面ｗ１に対し、ほぼ垂直方向に対設した状態で塗布材４を供出するように設定されているため、各ファイバ部６ａ，７の端面もワークｗに対してほぼ垂直方向に対設される。この場合、各投光ファイバ部７は、投射光が互いに干渉しないような間隔に配設されている。
【００２７】
又、投光ファイバ部７は受光ファイバ部６ａに対し交互に配設されている必要はなく、受光ファイバ部６ａに対して、２つおき、３つおき等、周期的な間隔で配設するようにしても良い。
【００２８】
又、図６に自動塗布装置の基本構成を示す。同図に示すように、各光ファイバセンサ６に設けた受光ファイバ部６ａの出射端側に光電変換部としての光電スイッチ部６ｂが配設され、この光電スイッチ部６ｂがスイッチ部８に接続されており、このスイッチ部８からの検出信号が塗布不良検出部９に出力される。
【００２９】
各光電スイッチ部６ｂは、投光ファイバ部７における光の入力の有無を、予め調整した感度に応じて電気的なＯＮ／ＯＦＦ信号に変換し、スイッチ部８へ出力するもので、本実施の形態では、供給ノズル３からの塗布材４の供給が一時的に滞ることにより形成される塗布切れ部４ａ（図４、図５参照）の検出を、塗布材４とワークｗの表面（及び被塗布面ｗ１）との段差を利用して行っている。
【００３０】
すなわち、通常、塗布材４には粘着性があり、ワークｗの被塗布面ｗ１に塗布した場合、若干の盛り上がりが生じるため、塗布材４と被塗布面ｗ１との段差を利用して感度調整し、塗布切れ部４ａを検出するようにしている。
【００３１】
又、別の態様として、受光ファイバ部６ａ自体を着色して色フィルタとして使用することで、光電スイッチ部６ｂが特定の色調、或いは明度に感応するように設定し、光ファイバセンサ６をカラーファイバセンサとして機能させるようにしても良い。
【００３２】
すなわち、被塗布面ｗ１と塗布材４とに色調差や明度差がある場合には、通常の光ファイバセンサ６を用いるよりも、カラーファイバセンサを用いた方が検出精度が高くなる場合がある。このような場合は、投光ファイバ部７自体を着色して、通常の光ファイバセンサ６をカラーファイバセンサとして機能させることで、構造の簡素化、及び検出精度の向上を図ることができる。
【００３３】
例えばワークｗが車体であり、この車体の板金が銀色で、この車体に塗布する塗布材（シーリング材）４が青色である場合、或いはワークｗが車両の前面ガラスであり、この前面ガラスの外周に設けられている被塗布面ｗ１が黒色セラミック部位であり、この黒色セラミック部位に塗布する塗布材（接着剤）４が黄色である場合には、受光ファイバ部６ａを対応する明度或いは色調で着色することで、明度差や色調差により塗布不良を検出することができる。
【００３４】
又、スイッチ部８は、各光電スイッチ部６ｂからの信号を順次択一的に選択して、ある時間差でシリアルに出力するアナログスイッチで構成されている。
【００３５】
塗布不良検出部９は、ロボット制御部１１からの作業開始信号に同期して塗布不良検出が開始される。塗布不良検出が開始されると、スイッチ部８から順次出力されるＯＮ／ＯＦＦ信号を読込み、このＯＮ／ＯＦＦ信号に基づき塗布切れ部４ａの有無を検出する。
【００３６】
そして、この塗布不良検出部９で塗布切れ部４ａが検出された場合、警報手段１０に警報信号を出力すると共に、塗布用ロボット１を制御するロボット制御部１１に対して、塗布作業中止信号を出力する。
【００３７】
一方、ロボット制御部１１は、塗布作業が正常に終了した後も、センサ保持部材５が塗布完了位置を通過するまでは供給ノズル３を継続的に移動させる。
【００３８】
次に、上記構成による本実施の形態の作用について説明する。ワークｗが作業用ベンチ（図示せず）に載置されると、ロボット制御部１１では、予め設定されているプログラムに従い、塗布用ロボット１を動作させ、自在アーム２の先端に固設されている供給ノズル３をワークｗの被塗布面ｗ１上に臨ませる。尚、この供給ノズル３を保持するノズルホルダ２ａには、センサ保持部材５がブラケット５ａを介して固設されているため、このセンサ保持部材５に保持されている各ファイバ部６ａ，７は、供給ノズル３と常に一体的に移動する。
【００３９】
次いで、ロボット制御部１１では、図示しないポンプユニットを駆動させて供給ノズル３から塗布材４の供出を開始すると共に、供給ノズル３を被塗布面ｗ１上に沿って移動させる。同時に、塗布不良検出部９に対して塗布開始信号を出力する。
【００４０】
塗布不良検出部９ではロボット制御部１１からの塗布開始信号をトリガとしてタイマを起動させると共に、スイッチ部８から順次出力される、各光ファイバセンサ６の光電スイッチ部６ｂからのＯＮ／ＯＦＦ信号を、所定のタイミングで読込む。
【００４１】
センサ保持部材５に保持されている投光ファイバ部７からの投射光はワークｗの被塗布面ｗ１を含む表面に出射され、その反射光が光ファイバセンサ６の受光ファイバ部６ａに入射し、光電スイッチ部６ｂで受光される。このとき、光電スイッチ６ｂを、ワークｗの表面と被塗布面ｗ１に塗布された塗布材４との段差を利用し、塗布材４の盛り上がりを検出したときＯＮ信号が出力するように感度調整されている。
【００４２】
従って、供給ノズル３から被塗布面ｗ１に対して塗布材４の供出が開始された直後は、センサ保持部材５に保持されている何れかの投光ファイバ部７及び対応する受光ファイバ部６ａは、被塗布面ｗ１に塗布された塗布材４に未だ達していないため、塗布切れを誤検出してしまうので、タイマにより経過時間を計時し、塗布材４の塗布を開始した後、センサ保持部材５の供給ノズル３の後方に位置する部位の投光ファイバ部７及び対応する受光ファイバ部６ａが塗布開始位置を通過するに充分な時間を計時し、所定時間経過後、塗布切れ検出を開始する。
【００４３】
塗布切れ検出が開始されると、塗布不良検出部９では、スイッチ部８から順次送られてくる各光ファイバセンサ６の光電スイッチ部６ｂのＯＮ／ＯＦＦ信号を読込み、何れかの光ファイバセンサ６で塗布材４が検出されているか否かを調べ、何れかの光ファイバセンサ６で塗布材４が検出されているとき、すなわち、何れかの光ファイバセンサ６からＯＮ信号が出力されているときは、塗布作業を継続する。
【００４４】
そして、塗布作業が所定に終了したときは、再びタイマを起動させ、塗布材４の塗布作業終了位置をセンサ保持部材５に保持されている何れかの投光ファイバ部７及び対応する受光ファイバ部６ａが通過するまでに充分な時間を計時し、その間、供給ノズル３を空走させ、所定時間が経過した後、塗布用ロボット１を停止させ、塗布作業を終了すると共に、自在アーム２所定待機位置に戻す。
【００４５】
一方、塗布作業開始後、設定時間経過した後も、何れの光電スイッチ部６ｂからもＯＮ信号が検出されないとき、或いは塗布作業中に全ての光電スイッチ部６ｂからＯＦＦ信号が検出されたとき、或いは塗布作業終了後の空走時間中に全ての光電スイッチ部６ｂからＯＦＦ信号が検出されたときは、塗布切れと判定し、警報手段１０を駆動させて、作業者に塗布不良を知らせると共に、ロボット制御部１１に対して塗布切れ信号を出力する。
【００４６】
すると、ロボット制御部１１では塗布用ロボット１を直ちに停止させ、塗布作業を中止すると共に、自在アーム２を待機位置へ戻す。
【００４７】
このように、本実施の形態では、塗布切れが検出されたとき、塗布作業を直ちに中止するようにしたので、塗布作業の無駄を最小限に止め、作業の効率化を図ることができる。又、光ファイバセンサ６を供給ノズル３の周囲に配設したので、この供給ノズル３が何れの方向へ移動した場合であっても、塗布不良を正確に検出することができ、塗布不良検出精度が向上する。
【００４８】
又、図７に本発明の第２実施の形態によるセンサ保持部材の底面図を示す。第１実施の形態ではセンサ保持部材に、互いに対応する受光ファイバ部６ａと投光ファイバ部７とを交互に配設したが、本実施の形態では、センサ保持部材１２に対し、互いに対応する受光ファイバ部６ａと投光ファイバ部７とを供給ノズル３を中心として径方向へ同軸状に配設したもので、作用効果は、第１実施の形態と同様である。
【００４９】
又、図８に本発明の第３実施の形態による塗布用ロボットの先端部の拡大図を示す。本実施の形態では、受光ファイバ部６ａと投光ファイバ部７とを保持するセンサ保持部材１３をノズルホルダ２ａに対し、昇降機構１４を介して軸方向へ進退自在に保持したものである。
【００５０】
すなわち、この昇降機構１４のノズルホルダ２ａに固設されている回転アクチュエータ１５を駆動させると、この回転アクチュエータ１５に連設する回転レバー１５ａが、図８（ｂ）に示す矢印方向へ回転し、リンクアーム１６を介して、センサ保持部材１３を上方へ引く。
【００５１】
このセンサ保持部材１３のリンクアーム１６に直行する両側には、支持アーム１７の基部が固設されており、その上部がノズルホルダ２ａの両側に固設されているガイドレール１８に挿通されている。
【００５２】
従って、センサ保持部材１３がリンクアーム１６を介して上方へ引かれると、このセンサ保持部材１３は支持アーム１７とガイドレール１８とに支持された状態で、供給ノズル３と同軸状態を維持したまま、上方へスライドする。
【００５３】
この昇降機構１４を用いることで、例えば供給ノズル３の先端を清掃する場合、簡単に供給ノズル３の先端を露呈させることができる。又、この昇降機構１４を塗布用ロボットの動作と連動させ、例えば塗布作業が終了したとき、昇降機構１４を動作させてセンサ保持部材１３を上方へ待避させることで、周囲に別部品がある場合や、狭い部位に供給ノズル３を移動する場合等に、これらの部材とセンサ保持部材１３との干渉を回避することができる。
【００５４】
尚、本発明は上記各実施の形態に限るものではなく、例えば光ファイバセンサを投光ファイバ部７と受光ファイバ部６ａとを対で構成させた状態でセンサ保持部材５に保持させ、各光センサの投光ファイバから平行光を順次択一的に投光させると共に、これに同期して対応する光電変換部を駆動させるようにしても良い。このようにすることでセンサ同士の干渉が回避され、塗布切れ検出精度が向上する。
【００５５】
又、本実施の形態によるセンサ保持部材５は、投光ファイバと受光ファイバとをリング状に配設しているが、四角形、六角形などの多角形に配設しても良い。
【００５６】
更に、第３実施の形態におけるセンサ保持部材１３は、昇降機構１４を用いず手動で上下動できる構造としても良い。
【００５７】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明によれば、塗布不良の発生をほぼリアルタイムで検出することが可能で、検出時間の短縮化が実現でき、塗布不良が発生した場合には塗布作業の無駄を最小限にすることができる等、優れた効果が奏される。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施の形態による塗布用ロボットの概略構成図
【図２】同、供給ノズル周辺の拡大図
【図３】同、（ａ）センサ保持部材の側面図、（ｂ）（ａ）の底面図
【図４】同、塗布作業中の供給ノズルとセンサ保持部材との関係を示す斜視図
【図５】同、塗布作業中の供給ノズルとセンサ保持部材との関係を示す平面図
【図６】同、自動塗布装置の基本構成を示すブロック図
【図７】第２実施の形態によるセンサ保持部材の底面図
【図８】第３実施の形態による（ａ）塗布用ロボットの先端部の拡大図、（ｂ）（ａ）の底面図
【符号の説明】
３  供給ノズル
４  塗布材
６  光ファイバセンサ（光センサ）
６ａ  受光ファイバ部（受光部）
６ｂ  光電スイッチ部（光電変換部）
７  投光ファイバ部（投光部）
８  スイッチ部
９  塗布不良検出部
５，１２，１３   センサ保持部材
１４  昇降機構
ｗ  ワーク
ｗ１  被塗布面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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